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      圖片

      半導體激光器與陶瓷基板

      什么是半導體激光器?
             半導體激光器又稱半導體激光二極管(LD),是指以半導體材料作為工作物質的一類激光器。激光產生的過程比較特殊,常用材料有砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。按激勵方式分類則分為三種:電注入、電子束激勵和光泵浦。按照結構分類,半導體激光器件又可分為同質結、單異質結、雙異質結等幾種。半導體激光器工作的三大要素為:增益大于等于損耗、諧振腔和受激光輻射。

             半導體激光器具有體積小、壽命長、便于集成、光電轉換效率高等優點,在激光通信、激光顯示、激光打孔、激光切割、激光焊接、激光指示、激光打印、激光打標、激光測距、激光醫療等方面具有非常廣泛的應用。


      半導體激光器的結構


             最簡單的半導體激光器由薄的有源層、P型、N型限制層構成。有源層處在P型和N型之間,產生的PN異質結通過歐姆接觸正向偏置,電流在覆蓋整個激光器芯片的較大面積注入。
             以GaAs激光器為例,散熱及點接觸部分對材料的選擇有一定的要求,陶瓷電路板陶瓷基金屬化基板擁有良好的熱學和電學性能,是功率型LED封裝、激光、紫外的極佳材料,特別適用于多芯片封裝(MCM)和基板直接鍵合芯片(COB)等的封裝結構;同時也可以作為其他大功率電力半導體模塊的散熱電路基板,大電流開關、繼電器、通信行業的天線、濾波器、太陽能逆變器等。目前,GaAs激光器基本采用的是陶瓷電路板,而陶瓷電路板中又以氧化鋁、氮化鋁陶瓷電路板最為常用。


      半導體激光器封裝工藝流程
             半導體激光器封裝工藝流程大致分為如下幾個過程:清洗、蒸鍍,共晶貼片,燒結,金絲,球焊,焊引線,目檢,老化前測試,老化,老化后測試,封帽,包裝入庫。
      1.清洗的作用主要包括對熱沉、管座、陶瓷片及芯片盒的清洗,包括一些儀器的日常清洗,如:全玻璃鋼通風柜、超純水機、烘箱、超聲波清洗機等。
      2.蒸鍍主要用于熱沉蒸鍍焊料,陶瓷片蒸鍍金屬電極。軟焊料要求焊接應力小,主要指熱膨脹系數與芯片差別較大的熱沉材料;硬焊料要求有較大的焊接應力,良好的抗疲勞性和導熱性,主要指適用于熱膨脹系數與芯片差別較小的熱沉材料。熱沉要求熱導率高、不易污染、易加工、易燒焊、熱膨脹系數與芯片匹配等。
      3.共晶貼片或燒結主要作用為通過預成型焊片,實現芯片與管座或熱沉共晶貼片,涉及到的有芯片,TO管座,焊片等。
      4.金絲球焊主要作用為把LD芯片、PD芯片與陶瓷金屬或管座之間導電連接。
      5.焊引線主要用于把C-mount管座引線連接,涉及的工藝材料有電烙鐵、銅引線、焊錫線、助焊劑、C-mount等。
      6.目檢主要作用為通過體式顯微鏡和金相顯微鏡,對貼片、鍵合、封帽等進行精細觀察與測量,以完成不良品外觀異常分析。
      7.通過直流穩壓電源、冷水機、老化臺對激光器封裝后不同溫度下可靠性測試與分析,以達到老化測試要求。
      8.封裝及測試后達到要求的就可以利用封帽機對不同型號的TO管封帽進行封帽。

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